Cowan Dynamics: los actuadores neumáticos y sus puntos diferenciales

Publicado: 01/06/2021

Este tipo de actuadores funcionan con gas comprimido. Es adecuado para entornos de trabajo de carga media y se recomienda para aplicaciones de movimiento rápido y alta precisión.

Los actuadores neumáticos son accionados, desde una fuente externa, por gas comprimido, usualmente de aire limpio y seco.

Es común que un solo compresor de aire pueda accionar varios actuadores neumáticos al mismo tiempo, lo que brinda una ventaja sobre otros tipos actuadores, especialmente si el sistema tiene un gran número de válvulas.

Por ejemplo, en un actuador de válvula eléctrico, debe instalarse una fuente de energía (motor) en cada válvula.

¿POR QUÉ CONSIDERAR UN ACTUADOR NEUMÁTICO?

Decidir qué actuador es el mejor, para una determinada aplicación, depende de varios factores: el entorno, la precisión requerida y la velocidad de cierre – apertura; aunque la principal diferencia entre los actuadores es la potencia que pueden manejar.

A continuación, se mencionan las aplicaciones generales de los principales tipos de actuadores:

Actuadores hidráulicos: se accionan mediante la presurización de un fluido como el aceite, poseen mayor potencia y fiabilidad, y se recomienda su uso para trabajos pesados y de alta carga, dada la propiedad de no elasticidad del fluido utilizado para accionarlos.

Actuadores neumáticos: funcionan con gas comprimido, además de ser adecuados para entornos de trabajo de carga media, siendo recomendados para aplicaciones de movimiento rápido y alta precisión.

Al estar accionados por un fluido compresible, están limitados por la cantidad de fuerza que pueden proporcionar. Por lo tanto, suelen utilizarse para automatizar válvulas más pequeñas o son de gran tamaño cuando se utilizan en aplicaciones de alta demanda de fuerza.

Actuadores eléctricos: se alimentan de corriente eléctrica. Son adecuados para un entorno de trabajo de carga media y ligera, y se recomiendan para un control preciso.

Se pueden encontrar en las industrias de alimentos, bebidas y farmacéutica; a su vez, en industrias más pesadas como minería y generación de energía.

¿CÓMO FUNCIONAN LOS ACTUADORES NEUMÁTICOS?

Un actuador neumático suele estar formado por uno o varios pistones, instalados dentro de un cilindro hueco. La presión se aplica a un lado del pistón dentro del cilindro.

Como resultado de la presión y el área del pistón, se genera una fuerza que mueve el pistón a lo largo del eje del cilindro, transfiriendo dicha energía a la válvula a automatizar.

A continuación, el pistón vuelve a su posición original mediante un resorte (figura 1) –lo que se conoce como actuadores de simple efecto–, o aplicando aire comprimido al otro lado del pistón (figura 2), lo que se conoce como actuadores de doble efecto.

¿CON QUÉ TIPOS DE VÁLVULAS FUNCIONA UN ACTUADOR NEUMÁTICO?

En general, hay dos tipos de movimientos que puede proporcionar un actuador neumático: movimiento lineal, que es adecuado para las válvulas de dicho accionamiento, tales como las de compuerta y de globo.

Estos actuadores son, por lo general, cargados por resorte y de acción simple, por lo que se mueven de nuevo a su posición original una vez que la presión del aire se ventila o la válvula es, normalmente, cerrada / abierta, tal cual se muestra en la última imagen previa.

Asimismo, el movimiento rotativo es adecuado para las válvulas de cuarto de vuelta, tales como las de bola y de mariposa.

Estos actuadores pueden ser cargados por resorte, por lo que se mueven de nuevo a su posición original una vez que la presión del aire se ventila o el aire comprimido se aplica en el otro lado (de doble acción), para aplicaciones de control continuo, tal cual como se muestra en la siguiente imagen:

¿CÓMO SELECCIONAR UN ACTUADOR NEUMÁTICO Y DIMENSIONARLO PARA UNA DETERMINADA VÁLVULA?

1. La selección y el dimensionamiento de un actuador neumático depende de tres factores principales:

* Tipo de movimiento requerido.

* Control necesario.

* Torque necesario a lo largo del movimiento de apertura y cierre.

La tabla a continuación muestra los factores de selección y dimensionamiento:

2. Valores de torque necesarios para el dimensionamiento:

El par de funcionamiento, por sí solo, no es suficiente para dimensionar correctamente el actuador.

La siguiente tabla muestra los valores de par necesarios:

Se debe tener en cuenta que, incluso válvulas del mismo tipo e idénticos valores PN y DN, pueden tener diferentes valores de par debido al diseño, tipo de sellado y a los materiales.

APLICACIONES DE UN ACTUADOR NEUMÁTICO PARA VÁLVULAS EN LA INDUSTRIA

* Petróleo y gas: válvulas de accionamiento, para aislar y regular el flujo en las tuberías.

* Minería: válvulas de accionamiento, para aislar y regular la presión de las boquillas en las líneas de lavado de rocas.

* Agua y aguas residuales: válvulas de accionamiento, para aislar y regular las líneas de alimentación de agua potable y controlar los niveles de los filtros de arena y los depósitos.

En Cowan Dynamics están especializados en la automatización de válvulas y ofrecen una amplia gama de actuadores neumáticos rotativos lineales, de doble y simple efecto.